Методика организации исследовательской работы «Радиационный фон станций московского метрополитена»

Бытовые приборы, рентгеновские установки и даже обычный свет – являются источниками радиоактивного излучения [1]. Наряду с естественными источниками радиоактивности нас окружает большое количество антропогенных источников [5]. Большой опасностью радиации является отсутствие у человека специализированной сенсорной системы для ее отслеживания. Мы способны воспринимать только узкую полоску электромагнитного излучения, называемую видимым спектром, а все остальное разнообразие ионизирующих излучений сокрыто от нашего восприятия [2].

По целому ряду причин, такие термины как радиоактивность, изотопы, протоны, нейтроны – все глубже входят в нашу бытовую речь и становятся всё более актуальными год от года [4]. Факт того, что в течение всей жизни человек подвергается тем или иным дозам ионизирующему излучения актуализирует проблему изучения воздействия данного феномена на биологические организмы, методов измерения как уровня самого воздействия, так и его последствий [7].

Накопленные данные научных работ XX века явственно демонстрируют нам серьезные биологические изменения, к которым могут приводить физико-химические явления, вызванные воздействием ионизирующего излучения (смерть клеток, мутации, рак и т.д.) [9]. Тем не менее, несмотря на большой объем накопленных данных, очень часто можно встретить некорректные представления об описываемом феномене.

Наряду с этим в последнее время все чаще в информационном потоке появляются сообщения о том, что где-то (продукты питания, жилые помещения, территории и проч.) обнаружен высокий уровень радиации [6]. Все это, в совокупности с недостаточными остаточными школьными знаниями по данной тематике, создает большое количество мифов и городских легенд вокруг данной темы, приводящих порой к формированию дезадаптивного поведения. Одним из решений данной проблемы может являться углубленный разбор данной темы в формате проектно-исследовательской деятельности. Данный подход позволит не только закрепить на практике соответствующие темы из курсов биологии и физики [3], но и сформировать более реалистичную картину миру школьника по данному спектру вопросов.

Приборы (дозиметры), с помощью которых можно осуществлять замеры фоновой радиации на данный момент не имеют высокой стоимости и являются максимально доступными [8]. Территории, которые могли бы выступить объектом исследования, могут быть выбраны на основе публикаций СМИ и других сообщений, свидетельствующих о якобы присутствующем там отклоняющемся от нормы радиационном фоне.

В нашем случае для проведения измерений были выбраны станции московского метро, как место наибольшего скопления людей, с которым так или иначе сталкивается практически каждый житель города. Кроме того, мало кто из проживающих в Москве не в курсе слухов о том, что материалы, использованные в отделке станций, а также пород, внутри которых пролегают туннели метро, имеют существенно повышенный уровень радиации [10].

Для проведения практической части работы – измерения общего радиационного фона в разных станциях Москвского метрополитена, мы использовали дозиметр РАДЭКС-РД1706.

Измерения проводились в течение трех месяцев – с октября по декабрь 2018 года, в будние дни в период с 15:00 до 22:00. На каждой станции замеры проводились в центре зала в пяти повторностях. Полученные данные фиксировались и впоследствии усреднялись. Всего в ходе работы радиационный фон был измерен на 77 станциях метрополитена. Собранные данные представлены в Приложении.

Наряду со сбором данных об уровне радиационного фона происходила работа с открытыми источниками, для дальнейшего сопоставления информации. Критериями оценки полученных результатов были выбраны удаленность от центра (за центр был принят Кремль), глубина заложения станции, год ее постройки, материалы отделки. Данные приведены в Приложении.

В процессе исследования был измерен радиационный фон 77 станций.

Наименьший радиационный фон наблюдался на станциях Савеловская и Динамо – 0,058 мкЗв, наибольший на станции Ботанический сад – 0,294 мкЗв. Среднее значение радиационного фона составляет 0,122 мкЗв. Все измеренные в процессе исследования значения не только не превышали предельно допустимые, но и оказались существенно ниже установленных допустимых значений. Данный факт прямо противоречит имеющимся в обществе представлениям о повышенном радиационном фоне в метро. 

Средние значения радиоактивности на разных ветках метрополитена различались незначительно. В таблице 1 приведены средние значения радиационного фона по разным веткам метрополитена.

Сопоставления значений радиационного фона в зависимости от материала отделки станции было одной из задач нашего исследования. Однако, сравнение средних значений в группах, выделенных на основе материала отделки, не выявил значимых различий. Не найдено также зависимости показаний прибора от возраста станции.

Интересным на наш взгляд фактом оказалось обнаружение взаимосвязи между уровнем радиации на станции и ее расстоянием от центра города. На центральных станциях фон наименьший, тогда как к концам веток уровень радиации возрастает (корреляция – 0,58). 

Одним из самых контринтуитивных результатов работы является обнаружение обратной зависимости радиационного фона от глубины заложения станции, другими словами, чем ближе к поверхности располагается станция, тем значение фона на ней будут выше (корреляция – -0,67). Распределение значений измерений в зависимости от глубины представлены на рисунке 1.

Рисунок 1 - Зависимость распределения значений радиационного фона от глубины залегания залегания метро

DOI:10.23670/IRJ.2022.126.94.2

Концепция современного школьного образования ставит своей целью постепенное растворение границ между школьными курсами, что с трудом реализуется имеющимися на данный момент учебными программами. Сложившаяся ситуация является вызовом для педагога, требующим разработки новых подходов, методик и образовательных решений. Работа над литературным обзором по предложенной теме способствует налаживанию у ученика конвергентных связей между различными дисциплинами естественнонаучного цикла.

Небезынтересны полученные результаты проведенного исследования. Одним из важнейших выводов данной работы, является отсутствие каких-либо превышений радиационного фона в помещениях московского метро. Это может являться не только результатом, успешно представляемым на конференциях школьников различного уровня, но и позитивным опытом самостоятельного опровержения общественного заблуждения, основанного на использовании научного метода, планомерно-поэтапного решения поставленной задачи. Подобный опыт формирует критическое мышление, навыки научного подхода к проверке различных версий, даже несмотря на их глубокую укорененность в массовом общественном сознании.

В процессе работы над исследуемой темой было собрано большое количество материала, на основании которого удалось выявить ряд закономерностей. Некоторые из них имеют достаточно интригующий характер и могут стать темами для дальнейших проектно-исследовательских работ. Показательным результатом является демонстрация для ребенка факта того, что на основе работы всего с одним прибором возможно получение большого количества данных. Полученный массив экспериментальных данных, в свою очередь, становится отличным наглядным материалом для демонстрации возможностей статистической обработки данных, создания визуальных вариантов демонстрации информации и проч.